字母异位词分组详细解答

87 阅读8分钟

给定一个字符串数组,将所有的字母异位词组合在一起。字母异位词指的是使用相同字母但排列顺序不同的单词。返回结果可以是任意顺序的分组列表 我现在得解决这个问题。题目是说,给定一个字符串数组,要把所有的字母异位词组合在一起。字母异位词就是那些由相同字母但不同顺序组成的单词。比如,“eat”和“tea”就是异位词。然后返回的结果是要把这些分组放到列表里,顺序可以不管。那我得怎么做呢?

首先,我得想,怎么判断两个字符串是字母异位词。最直接的方法是排序后的字符串是否相等。比如,把每个字符串排序,如果排序后的结果一样,那它们就是异位词。这个方法应该可行。那这样的话,我可以遍历每个字符串,把它们排序后的字符串作为键,然后把原字符串添加到对应的列表中。

那具体的步骤可能是这样的:创建一个哈希表,键是排序后的字符串,值是对应的原字符串列表。然后遍历数组中的每个字符串,对每个字符串进行排序,得到键,然后将原字符串添加到对应的列表中。最后,把哈希表的所有值收集起来,形成结果列表。

那这样的话,时间复杂度的话,每个字符串排序需要O(k log k)的时间,其中k是字符串的最大长度。假设总共有n个字符串,那么总的时间复杂度是O(nk log k)。这可能对于较大的输入来说会不会有问题?不过可能这是可行的,因为题目中的n可能不会太大。

那有没有其他方法可以优化这个时间呢?比如,用每个字符的出现次数作为键。例如,将每个字符的出现次数统计成一个字符串,比如“a1b2c3”这样的形式,这样每个异位词对应的这个统计字符串是相同的。这样可以避免排序的时间,但统计字符次数需要遍历每个字符,时间复杂度是O(k)的时间,而排序的话是O(k log k)。所以对于每个字符串来说,统计可能更快?那这样的话,总的时间复杂度是O(nk)。这可能更好一些?

那这样的话,两种方法都需要考虑。那具体如何实现呢?比如统计字符的出现次数。比如对于每个字符串,创建一个大小为26的数组,记录每个字母出现的次数。然后将这个数组转换成元组或者字符串,作为哈希表的键。比如,对于字符串“abc”,对应的数组是每个字符出现一次,比如索引0是1,1是1,2是1,其他都是0。然后转换成类似#1#1#1...这样的形式,作为键。

这样的话,每个字符串处理的时间是O(k) + O(26) → O(k)。而排序的方法的时间是O(k log k)。所以当k比较大的时候,可能统计的方法更优。比如,当k是很大的时候,比如每个字符串有10000个字符,那么统计的方法更优。但如果是较小的k,比如平均长度较短,可能两种方法差别不大。

那现在我需要决定用哪种方法。可能对于Python来说,排序字符串的实现比较简单,代码量少。所以可能优先用排序的方法。因为即使k不是很大,比如每个字符串长度在几十左右,排序的时间可能可以接受。

那具体来说,在Python中,我们可以对每个字符串进行排序。比如,将字符串转换为一个字符列表,然后排序,再转换为元组或者字符串作为键。例如,字符串s排序后的字符串可以这样得到:''.join(sorted(s))。这样得到的字符串作为哈希表的键。然后,每个原字符串被添加到对应的列表中。

举个例子,比如输入是["eat","tea","tan","ate","nat","bat"],那么每个字符串排序后的键是:

"eat" → "aet"

"tea" → "aet"

"tan" → "ant"

"ate" → "aet"

"nat" → "ant"

"bat" → "abt"

这样,哈希表中键为"aet"对应的列表是["eat","tea","ate"],键为"ant"对应["tan","nat"], "abt"对应["bat"]。这样结果分组正确。

那这样的话,代码的大体结构就是:

创建一个defaultdict(list)来存储分组。然后遍历每个字符串,将排序后的字符串作为键,原字符串添加到对应的列表中。最后返回哈希表的values的列表。

是的,这应该可以解决问题。

那现在需要注意的问题是什么?比如,字符串可能包含大写字母?题目中给出的例子是小写的,但问题描述中没有明确说明。题目中的输入是否是只包含小写字母?假设题目中的字符串都是小写字母。所以不需要处理大小写的问题。

那代码的大致结构:

from collections import defaultdict

def groupAnagrams(strs):

groups = defaultdict(list)

for s in strs:

key = ''.join(sorted(s))

groups[key].append(s)

return list(groups.values())

这样应该就可以了。测试一下这个例子:

输入:["eat","tea","tan","ate","nat","bat"]

groups的键分别是aet、ant、abt。对应的值正确。结果返回[[eat, tea, ate], [tan, nat], [bat]],或者顺序可能不同,但分组正确。

那这样应该就能解决问题了。时间复杂度的话,每个字符串的排序时间是O(k log k),总共有n个,所以总时间复杂度是O(nk log k)。空间复杂度是O(nk),因为需要存储所有的字符串。

那有没有其他可能的优化?比如,如果字符串的长度不同,那么它们肯定不是异位词。因此,可以先按长度分组,然后在每个长度相同的组内进行排序处理。这样可能会减少一些比较的次数,但可能对整体时间复杂度影响不大,因为排序的时间还是主导因素。不过这可能在某些情况下提高效率,比如有很多不同长度的字符串时。不过这可能增加代码复杂度,可能不需要这么做,除非输入数据非常特殊。

所以,对于这道题来说,采用排序后的字符串作为键的方法应该足够高效,且代码简洁。

综上,这个方法是可行的。现在需要编写代码,并测试可能的边界情况。

比如,输入为空列表时,返回空列表。或者所有字符串都是异位词,如输入["a", "a"],则返回[["a","a"]]。或者每个字符串都是单独的异位词,如输入多个互不为异位词的字符串,每个分组只有自己。

例如,输入["abc", "def"],则分组各自独立。

这些情况下代码都能正确处理吗?是的。因为对于每个字符串,排序后的键不同,所以分组正确。

因此,这个解决方案是正确的。

要解决这个问题,我们需要将给定的字符串数组中的字母异位词分组。字母异位词指的是那些由相同字母但排列顺序不同的单词。我们可以通过排序后的字符串作为键来识别异位词,并将原字符串分组存储。

方法思路

  1. 排序法:对于每个字符串,将其字符排序后得到的字符串作为键。所有排序后相同的字符串即为字母异位词。
  2. 哈希表存储:使用哈希表(字典)来存储分组,键为排序后的字符串,值为对应的原字符串列表。
  3. 分组收集:遍历完成后,将哈希表中的所有值收集起来,形成结果列表。

这种方法的时间复杂度是O(nk log k),其中n是字符串数组的长度,k是字符串的最大长度。每个字符串排序的时间复杂度为O(k log k),遍历所有字符串的时间复杂度为O(n)。

解决代码

python

复制

from collections import defaultdict

def groupAnagrams(strs):
    groups = defaultdict(list)
    for s in strs:
        key = ''.join(sorted(s))
        groups[key].append(s)
    return list(groups.values())

代码解释

  1. 导入模块:使用defaultdict来方便地创建字典,其中默认值为列表。
  2. 初始化哈希表:创建一个defaultdict实例groups,用于存储分组。
  3. 遍历字符串数组:对于每个字符串,生成其排序后的字符串作为键,并将原字符串添加到对应键的列表中。
  4. 返回结果:将哈希表中的所有值转换为列表并返回,即为分组后的结果。

这种方法简洁高效,能够正确处理各种输入情况,包括空列表和所有字符串均为异位词的情况。